Tonggak penting dalam pembuatan komputer kuantum yang menggunakan transistor seperti Qubits

Salah satu kendala untuk kemajuan dalam pencarian komputer kerja kuantum adalah bahwa perangkat kerja yang masuk ke komputer kuantum dan melakukan kalkulasi nyata, qubit, sejauh ini telah dilakukan oleh universitas dan dalam jumlah kecil. Namun dalam beberapa tahun terakhir, kemitraan pan-Eropa, bekerja sama dengan pemimpin mikroelektronika Prancis CEA-Leti, telah menjelajahi transistor sehari-hari – yang hadir dalam miliaran di semua ponsel kami – untuk digunakan sebagai qubit. .

Perusahaan Prancis Leti membuat pod raksasa yang penuh dengan perangkat, dan setelah mengukurnya, para peneliti di Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, menemukan perangkat yang diproduksi secara industri ini cocok sebagai platform qubit yang mampu berpindah ke perangkat kedua. ukuran, langkah untuk komputer kuantum yang berfungsi. Hasilnya sekarang diterbitkan di Komunikasi Alam.

Titik kuantum dalam matriks dua dimensi adalah lompatan ke depan

Salah satu fitur utama dari perangkat ini adalah rangkaian titik kuantum dua dimensi. Atau lebih tepatnya, potongan dua-dua titik-titik kuantum. “Apa yang telah kami tunjukkan adalah bahwa kami dapat melakukan kontrol elektron unik pada masing-masing titik kuantum ini. Ini sangat penting untuk pengembangan qubit, karena salah satu cara yang mungkin untuk membuat qubit adalah dengan menggunakan spin dari satu elektron. Jadi, mencapai tujuan mengendalikan elektron tunggal dan membuatnya menjadi matriks 2D titik-titik kuantum sangat penting bagi kami, “kata Fabio Ansaloni, mantan mahasiswa doktoral yang sekarang menjadi doktoral di Pusat Perangkat Kuantum. , NBI.

Matriks Titik Kuantum 2D

(a) Gambar pemindaian elektron dari salah satu perangkat quantum dot yang diproduksi oleh Foundry. Empat titik kuantum dapat dibentuk di silikon (abu-abu tua), menggunakan empat kabel kontrol independen (abu-abu terang). Kabel ini adalah tombol kontrol yang memungkinkan apa yang disebut port kuantum. (b) Skema perangkat skema dua dimensi. Setiap Qubit (lingkaran merah) dapat berinteraksi dengan tetangga terdekatnya dalam jaringan dua dimensi, dan menghindari Qubit yang gagal karena satu dan lain alasan. Konfigurasi ini adalah apa yang dimaksud dengan “dimensi kedua”. Kredit: Fabio Ansaloni

Eksploitasi elektron telah terbukti menguntungkan untuk implementasi qubit. Faktanya, sifat “senyap” -nya membuat putaran tidak berinteraksi dengan baik dengan lingkungan yang bising, persyaratan penting untuk mendapatkan qubit berperforma tinggi.

Perluasan prosesor komputer kuantum ke dimensi kedua telah terbukti penting untuk implementasi rutin koreksi kesalahan kuantum yang lebih efisien. Mengoreksi kesalahan kuantum akan memungkinkan komputer kuantum masa depan menjadi toleran terhadap kesalahan terhadap kegagalan qubit individu selama penghitungan.

Pentingnya produksi skala industri

Anasua Chatterjee, Asisten Profesor di Center for Quantum Devices, NBI, menambahkan: “Ide awalnya adalah membuat serangkaian spin qubit, turun ke elektron tunggal dan menjadi mampu mengendalikan dan memindahkannya. sangat senang Leti dapat mengirimkan sampel yang kami gunakan, yang pada gilirannya memungkinkan kami mendapatkan hasil ini. Banyak kredit diberikan kepada konsorsium proyek pan-Eropa, dan pendanaan Uni Eropa yang murah hati , membantu kita bergerak perlahan dari tingkat titik kuantum tunggal dengan satu elektron menjadi memiliki dua elektron, dan sekarang beralih ke matriks dua dimensi Matriks dua dimensi adalah tujuan yang sangat besar, karena ini mulai terlihat seperti sesuatu yang Anda miliki benar-benar diperlukan untuk membangun komputer kuantum. Jadi Leti telah terlibat dengan serangkaian proyek selama bertahun-tahun, yang semuanya berkontribusi pada hasil ini. ”

Penghargaan untuk sampai sejauh ini adalah milik beberapa proyek di seluruh Eropa

Perkembangannya bertahap. Pada 2015, para peneliti di Grenoble mampu membuat putaran qubit pertama, tapi ini didasarkan pada lubang, bukan elektron. Selanjutnya, kinerja perangkat yang dibuat pada “rezim lubang” tidak optimal, dan teknologi telah maju sehingga perangkat yang sekarang di NBI dapat memiliki matriks dua dimensi dalam rezim elektron tunggal. Ada tiga progresif, para peneliti menjelaskan: “Pertama, memproduksi perangkat di pengecoran industri adalah suatu kebutuhan. Skalabilitas proses industri modern sangat penting karena kita mulai membuat matriks yang lebih besar, misalnya untuk simulator kuantum kecil. Kemudian, saat membuat komputer kuantum, Anda memerlukan matriks dua dimensi, dan Anda memerlukan cara untuk menghubungkan dunia luar ke setiap qubit. Jika Anda memiliki 4-5 koneksi per qubit, Anda akan segera mendapatkan sejumlah kabel yang tidak realistis dari konfigurasi pada suhu rendah. Tetapi apa yang dapat kami tunjukkan adalah bahwa kami dapat memiliki pintu dengan elektron, dan Anda dapat membaca serta mengontrolnya dengan pintu yang sama. Dan akhirnya, dengan menggunakan alat ini, kita dapat memindahkan dan menukar elektron individu dengan cara terkontrol di sekitar matriks, sebuah tantangan tersendiri. “

Matriks dua dimensi dapat mengontrol kesalahan

Memeriksa kesalahan yang terjadi di perangkat adalah bab tersendiri. Komputer yang kita gunakan saat ini menghasilkan banyak kesalahan, tetapi mereka benar dengan apa yang disebut kode iterasi. Pada komputer konvensional, Anda dapat memperoleh informasi tentang 0 atau a 1. Untuk memastikan bahwa hasil perhitungan benar, komputer mengulangi perhitungan dan jika transistor membuat kesalahan, maka dikoreksi dengan mayoritas. sederhana. Jika sebagian besar kalkulasi yang dibuat di transistor lain menunjuk ke 1 dan bukan ke 0, maka 1 dipilih sebagai hasilnya. Ini tidak mungkin dilakukan pada komputer kuantum karena Anda tidak dapat membuat salinan persis dari sebuah qubit, jadi koreksi kesalahan kuantum bekerja dengan cara lain: qubit ujung fisik juga tidak memiliki tingkat kesalahan yang rendah , tetapi jika cukup banyak dari mereka yang digabungkan dalam matriks 2D, mereka dapat menjaga satu sama lain dalam kendali. Ini adalah keuntungan lain dari matriks 2D yang sekarang terealisasi.

Langkah selanjutnya dari tahap ini

Hasil yang diperoleh di Niels Bohr Institute menunjukkan bahwa sekarang dimungkinkan untuk mengontrol elektron tunggal, dan melakukan percobaan tanpa adanya medan magnet. Jadi langkah selanjutnya adalah mencari spin – tanda tangan spin – di hadapan medan magnet. Ini akan menjadi penting untuk mengimplementasikan port tunggal dan dua qubit antara satu qubit dalam larik. Teori telah menunjukkan bahwa segelintir gerbang tunggal dan dua qubit, yang disebut satu set lengkap gerbang kuantum, sudah cukup untuk memungkinkan komputasi kuantum universal.

Referensi: “Operasi elektron dalam matriks yang dibuat oleh pengecoran titik kuantum” oleh Fabio Ansaloni, Anasua Chatterjee, Heorhii Bohuslavskyi, Benoit Bertrand, Louis Hutin, Maud Vinet dan Ferdinand Kuemmeth, 16 Desember 2020, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20280-3

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.